The role of CEP164 in ciliogenesis in Drosophila melanogaster

Abstract

Cilia/flagella are microtubule (MT)-based oraganelle emanating from the surface of many eukaryotic cells. They are involved in a variety of processes including cell motility, fluid flow, and sensing processes. The skeleton of cilium, called axoneme, is templated from the basal body, a modified mature centriole required for centrosome formation. Mutations in human genes disrupting the function or structure of these organelles cause several human disorders, including infertility, ciliopathies, and cancer. In Drosophila melanogaster, cilia are present in the neurons and in the sperm. Defects in these structures and/or in its functions lead to clear phenotypes, such as delayed development, uncoordination and sterility. CEP164, a centrosomal protein, localizes at the distal appendages of the mature centriole. Mutations in CEP164 gene, in humans, cause Nephronophthisis, a ciliopathy that causes organ degeneration. The aim of this work consists of studying the CEP164 role in ciliogenesis and cilia function in sensory neurons and sperm in D. melanogaster. For that, we used two strategies: one involving knock down of CEP164 in neurons and sperm using the Gal4/UAS system, and other the generation of new excition alleles of CEP164 to study the effect of CEP164 in the fruit fly. In D. melanogaster olfactory neurons, CEP164 localizes at the connceting cilia, a transition zone equivalent structure. We observed by RNAi knock down that CEP164 is important for adult fly proper coordination. The cilia structures were affected in those flies, however, the fertility of those males was not affected.

Os cílios/flagelos são organelos constituídos por microtúbulos que emanam da superfície da maioria das células eucariotas. Estes estão envolvidos numa variedade de processos incluindo motilidade celular, movimento de fluidos e mecanismos de perceção de estímulos externos. O esqueleto de um cílio, designado axonema, é determinado por um corpo basal, que consiste num centríolo maduro/mãe modificado necessário para a formação de centrossomas. Mutações em genes humanos que interfiram na função ou estrutura desses organelos causam doenças como infertilidade, ciliopatias e cancro. Em Drosophila melanogaster, os cílios estão presentes nos neurónios e no esperma. Defeitos nestas estruturas e/ou na sua função leva a fenótipos como desenvolvimento tardio, falta de coordenação e esterilidade. A CEP164, uma proteína centrossomal, localiza-se nos apêndices distais do centríolo maduro. Mutações no gene CEP164, em humanos, causam nefronoptise, uma ciliopatia que causa a degeneração dos órgãos. O objectivo deste trabalho consiste no estudo da função da proteína CEP164 na ciliogenese e no papel dos cílios nos neurónios sensoriais e no esperma em D. melanogaster. Para tal, foram utilizadas duas estratégias: uma que envolve a depleção da proteína CEP164 em neurónios e no esperma utilizando o sistema Gal4/UAS, e a outra consistiu na criação de novos alelos de excisão de CEP164 para estudar o efeito desta proteína na mosca da fruta. Nos neurónios olfativos de D. melanogaster, a CEP164 localiza-se na base dos cílios, numa estrutura equivalente á zona de transição dos axonemas. Observou-se através de depleção por RNAi que a CEP164 é importante para a coordenação apropriada na mosca. A estrutura dos cílios foi afectada nessas moscas, contudo a fertilidade dos machos não foi afectada.